<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention a pour objet des procé- dés perfectionnes pour rendre élastiques des fils ther- moplastiques, et plus particulièrement, procédés per- fectionnés du type dans lequel on fait passer le fil par un trajet linéaire présentant un angle très aigu de manière à déformer le fil.
Les fils thermoplastiques élastifiés sont lar- gement utilisés dans la fabrication de divers objets d'habillement, literie, etc. car entre autres raisons, leur usage dans Un objet permet de l'étirer sur plu- sieurs gammes de dimensions. On fabrique les fils ther- moplastiques élastifiés, dans chaque cas, en étirant les fils afin qu'ils prennent ou qu'ils tendent à prendre une configuration linéaire enroulée, tortillée ou bou- clée, lorsqu'ils sont à l'état non tendu, et, si tous les fils élastifiés jont cette caractéristique en commun les fils élastifiés dont on dispose actuellement sont de deux types essentiellement différents.
Les fils élasti- fiés d'un premier type sont soumis à des contraintes de torsion, de sorte qu'ils tendent à se tortiller ou à se boucler de manière à relâcher les contraintes, tan- dis que, pour contraindre les fils élastifiés d'un se- cond type, on plie le fil de façon prononcée, et ensuite on le redresse de sorte que, lorsqu'il est placé dans un état d'absence de tension, il tend à former des boucles.
Les fils de ce dernier type sont communément appelés éfils élastifiés sans torsion", car l'élastification n'est pas essentiellement basée sur une contrainte de torsion imposée aux fils, et c'est sur des fils de ce type que porte la présente invention.
Avant la présente invention, on avait indiqué
<Desc/Clms Page number 2>
au moins un procédé pour former des fils élastifiés sans torsion. Ce procédé antérieur consiste à faire passer le fil, pendant qu'il est à température élevée et à l'é- tat relâché, autour d'un élément à lame présentant une arête aiguë, puis à refroidir le fil. Le procédé en question donne d'excellents résultats avec certains fils, et en particulier avec des fils de "NYLON", mais avec d'autres, et en particulier avec des fils de polyesters, le procédé en question ne donne pas un degré d'élastifi- cation aussi élevé qu'il est fréquemment désirable.
Même avant la découverte du procédé décrit ci- dessus on savait que, lorsqu'on fait passer un fil froid, à son état normal, sur un élément déformant, cela amène le fil à se boucler dans une certaine mesure, (voir brevet anglais n 558.297 du 26 juin 1942, mais un tel procédé ne donne pas un produit qui puisse servir de fa- çon satisfaisante comme fil élastifié. En premier lieu, la tendance au bouclage se perd largement lorsqu'on pla- ce le fil dans l'eau chaude, même lorsque le fil est à l'état non tendu, de sorte que les objets faits de ce fil perdraient une grande partie de leur élasticité au lavage. En outre, le procédé du brevet anglais ne commu- nique généralement pas au fil un degré de bouclage ou autre déformation, suffisamment élevé pour donner un de- gré appréciable d'élasticité lorsqu'on en forme un tissu.
Un des buts de la présente invention est donc de réaliser un procédé nouveau pour fabriquer des fils thermoplastiques qui tendent à se boucler dans une me- sure telle et avec un degré de permanence tel qu'ils conviennent tout à fait pour servir à la fabrication d'étoffes douées d'une grande élasticité.
Un autre but de l'invention-est de réaliser un procédé permettant d'obtenir des fils de polyester élas-
<Desc/Clms Page number 3>
tifiés possédant un degré d'élasticité plus élevé que celui qu'on pouvait réaliser antérieurement par un pro- cédé d'élastification sans torsion.
On réalise les buts ci-dessus, ainsi que d'au;/- tres buts de l'invention, grâce à un procédé qui consis- te à élever la température du fil afin de réduire la tension qui est nécessaire pour contraindre le fil au delà de sa limite d'élasticité, à étirer le fil au delà de sa limite d'élasticité pendant qu'il est à températu- re élevée de manière à augmenter son module d'élastici- té, puis à'faire passer le fil étiré par un trajet pré- sentant un angle aigu. Cela communique au fil une pen- dance au bouclage qui ne se perd pas lorsqu'on lave à l'eau chaude le fil ou les étoffes faites de ce fil, et qui, en fait, peut être réellement intensifiée par une telle opération, comme on l'expliquera plus loin en détail.
La ou les raisons exactes du succès du procédé nouveau ne sont pas entièrement connues, mais on sait qu'un certain nombre de modifications se produisent dans les fibres du fil quand on l'étire à température élevée suivant la présente invention. En premier lieu, le module d'élasticité des fibres augmente notablement, jusqu'à un certain point, par l'opération d'étirage, et il est évident que ce fait est probablement en rapport d'une certaine manière avec le succès du procédé nou- veau, car, dans tous les cas connus, on obtient les meilleurs résultats lorsqu'on étire le fil dans des con- ditions telles et dans une mesure telle que son module d'élasticité soit voisin, à 10 ou 20 % près, du module maximum qu'il est possible d'obtenir.
Une deuxième modification produite dans les fibres du fil par l'opé-
<Desc/Clms Page number 4>
ration d'étirage à chaud, réside dans le fait qu'elles acquièrent une fragilité prononcée, comme le révèle une variation appréciable de la tension nécessaire pour rom- pre les filaments individuels. Cela aussi, de toute évidence, est en relation avec le succès du procédé nouveau, car l'élastification la meilleure et la plus permanente est obtenue quand on étire le fil dans une me- sure telle et dans des conditions telles que les fibres présentent ensuite le degré maximum de fragilité. Une autre modification encore, produite par l'opération d'é- tirage à chaud, réside dans le fait que "l'allongement à la rupture" des fibres du fil diminue appréciablement.
Cela semble aussi être en rapport avec le succès du pro- cédé, car on obtient les meilleurs résultats, toutes choses égales d'ailleurs, lorsqu'on étire le fil dans la mesure nécessaire pour faire en sorte que les fibres présentent un allongement de rupture minimum. L'effet de ces facteurs sera illustré plus clairement par la suite.
Les fils qu'il s'agit d'élastifier suivant le procédé nouveau de la présente invention peuvent être avantageusement constitués par n'importe quel brin fila- menteux formé de matière fibreuse organique thermoplasti- que et hydrophobe. Des exemples typiques et précis de matières appropriées sont notamment les fils de polyes-. ters comme ceux formés par le produit réactionnel de l'éthylène glycol et de l'acide téréphtalique, et les fils de "NYLON" comme ceux formés par le produit réac- tionnel de l'hexaméthylène-diamine et de l'acide adipi- que.
On peut aussi, dans certaines conditions, utiliser facilement l'invention pour élastifier des fibres¯ poly- acryliques constituées par des polymères de-l'acryloni- trile ou par des copolymères d'acrylonitrile et de quan-
<Desc/Clms Page number 5>
tités minimes d'autres corps polymères, et pour élasti- fier des fibres formées d'esters de cellulose tels que le triacétate de cellulose. Les fils dans lesquels les , filaments ont une section généralement circulaire et une surface lisse sont les plus faciles à utiliser et donnent les résultats les plus satisfaisants, et cer- tains fils donnent des difficultés, non pas tellement à cause de leur composition chimique ou de leurs proprié- tés physiques inhérentes, mais à cause de la configura- tion des fibres dans leur section transversale.
Par exemple, les fibres acryliques vendues sous le nom d'"Orlon" présentent une forme de section qui ressemble à la silhouette d'un haltère, et sont difficiles à élastifier par le procédé de la présente invention. Les fils préférentiels pour servir dans la présente inven- tion sont les fils de polyester, car ils sont les plus faciles à utiliser dans le procédé nouveau et on peut les élastifier dans une mesure beaucoup plus élevée par le procédé de la présente invention que par tout autre pro- cédé antérieur d'élastification sans torsion.
Le denier et la grosseur de filament des fils utilisés dans le procédé nouveau de la présente inven- tion peuvent varier entre de larges limites, et, en fait, on peut utiliser avantageusement à peu près n'importe quel denier total ou n'importe quelle grosseur de fila- ment. A titre d'illustration, on a trouvé que le procé- dé donne d'excellents résultats avec les divers types de fils sui@ants ; fil de polyester (Dacron) de 40 deniers et 34 filaments, fil de "NYLON" (Dupont type 200) de 100 deniers et 34 filaments, fil de "Dacron" de 70 deniers et 34 filaments, et fin de "Dacron" monofilament de 15 de- niers. Dans des conditions appropriées, le denier par
<Desc/Clms Page number 6>
filament peut varier de 1 à 20 et le denier total du fil peut facilement atteindre 2000 et au delà.
Le degré d'étirage nécessaire pour avoir les. résultats les plus satisfaisants dépend de la nature du fil particulier que l'on utilise, et même pour des fils de même composition chimique le degré optimum d'é- tirage peut varier à cause des méthodes différentes em- ployées dans leur fabrication.
La plupart des fils qui se.trouvent dans le commerce sont étirés, au cours de la fabrication, de manière à donner un degré élevé d'orientation moléculaire, 'et l'allongement supplémentai- re pour ces fils est généralement:!de 3 à 20 %.:
Pour tel ou tel fil donné, on peut facilement déterminer un degré d'allongement voisin de l'optimum, par un test simple qui consiste à étirer le fil, pendant qu'il est à une température comprise dans un intervalle préférentiel qui sera défini plus loin, à déterminer le degré d'allonge- ment nécessaire pour faire en sorte que les fibres du fil présentent un module d'élasticité maximum, un allon- gement de rupture aussi faible que possible, et/ou une fragilité maximum. A titre d'indication, on a trouvé que le fil de polyester qui se vend sous la marque com- merciale "Dacron" doit subir de préférence un étirage de 4 à 7, l'optimum étant d'environ 5 %, tandis que le fil de polyamide vendu par E.
I.DU PONT DE NEMOURS COMPANY sous le nom de "NYLON* type 200" subira de préférence un étiragede 5 à 15 %, l'optimum étant d'environ 12%.
La température du fil durant l'opération d'éti- rage est une variable de grande importance, et iL faut la régler soigneusement pour avoir les meilleurs résul- tats. On peut réaliser une certaine futilité de tra-
<Desc/Clms Page number 7>
rature inférieure de 00 C environ à la température d'ad- hésivité du fil, et, avec le "NYLON", on peut obtenir des résultats satisfaisants à des températures inféri'eu- res de 150 C à la température d'adhésivité. On obtient, en règle générale, des résultats légèrement améliorés jusqu'au moment oà la température atteint un "point de transition" qui est généralement inférieur de 50 à 35 C au point d'adhésivité du fil, et, à ce point on obtient un accroissement d'efficacité assez brusque.
On.peut obtenir d'excellents résultats à toute température supé- rieure à ce point de transition, du moment que la tempé- rature n'est pas élevée au point d'amener une détériora- tion du fil, ni assez élevée pour que le fil adhère aux surfaces avec lesquelles il est en contact. Avec les fils de "NYLON", on constate généralement que le point de transition est voisin de 185 C, de sorte quêil faut habituellement utiliser une température supérieure à ce point, mais, par contre, si l'on maintient des fils de "NYLON" à une température supérieure à 200 - 210 C environ, on constate généralement une détérioration sé- rieuse, à moins d'avoir recours à. une atmosphère inerte ou à d'autres moyens du même genre.
Etant donné ces considérations, on voit que la gamme de température applicable, pour le "NYLON",est d'environ 80 à 210 C et que la gamme de température préférentielle est d'en- viron 185 à 205 C. Pour les fils de polyester, on trou- ve généralement le point de transition à une température d'environ 200 C, et il est généralement avantageux d'u- tiliser une température supérieure d'au moins quelques degrés à ce point, mais non supérieure à la température d'adhésivité. De préférence, on doit laisser une marge de surets d'environ 8 C par rapport à la température d'adhésivité, de sorte que, si la gamme de température
<Desc/Clms Page number 8>
applicable pour les fils de polyester est d'environ 150 à 235 C, la gamme préférentielle est de 210 à 225 C.
Une fols que le fil a été étiré de la .façon dé- crite ci-dessus, il faut lui faire suivre un trajet pré- sentant un angle aigu, et bien que l'on puisse réaliser cela de toute façon désirée, la méthode préférentielle consiste à faire passer le fil autour d'une lame ou d'un élément de déformation présentant une arête aiguë. Mais si l'on utilise la méthode de la lame pour courber le fil, il faut régler soigneusement le degré de l'arête aiguë, car si l'arête est trop vive, le fil se section- nera, et si l'arête est trop émoussée, le degré d'élas- ticité du fil terminé ne sera peut être pas aussi élevé qu'on le désire.
En règle générale l'arête aiguë de la- lame doit avoir un rayon de courbure d'au moins 0,025 mm environ pour les fils de 70 deniers et 34 filaments, et un rayon légèrement plus grand pour tous les autres fils car, en dessous de ces chiffres, on constate généralement un nombre excessif de ruptures. Le rayon maximum de courbure que l'on peut généralement utiliser avec des résultats satisfaisants est d'environ 2 à 17 fois le dia- mètre du filament, et quand on utilise une lame ayant un rayon de courbure plus grand que celui-l, le fil, en règle générale, ne sera pas tendu dans une mesure suffi- sante pour donner le degré maximum d'élasticité.
Le rayon de courbure optimum de l'arête aiguë variera sui- vant le type de fil utilisé, mais on peut dire de façon générale que ce sera le plus petit rayon de courburé que l'on puisse utiliser sans causer un nombre excessif de ruptures. Dans le cas des fils de "NYLON", on a trouvé que le rayon de courbure optimum de 1'arête aiguë est d'environ 2 à 3 fois le diamètre du filament, tandis que
<Desc/Clms Page number 9>
le rayon de courbure optimum lorsqu'on utilise des fils de polyester, est de façon générale d'environ 3 à 4 fois le diamètre du filament.
D'après des considérations purement théoriques, le rayon de courbure optimum auquel il faut courber les filaments indépendants pour contraindre leurs faces exté- rieures au delà de leur limite d'élasticité, dans une mesure maximum, sans les rompre, est donné par la formu- le approximative :
R = E . D/2f dans laquelle R est le rayon de courbure de la lame, E est le module d'élasticité du filament, D est le diamè- tre du filament et f est la résistance à la tension obte- nue finalement. L'application de la formule ci-dessus donne un rayon de courbure maximum approximatif donnant des conditions optima. Toutefois, dans la pratique, quand on approche de la valeur finale de la résistance à la tension, le module d'élasticité et le diamètre ef- fectif du filament diminuant, de sorte que l'on peut utiliser un rayon beaucoup plus petit que celui indiqué par la formule.
Il est possible d'étirer les filaments jusqu'à leur limite d'élasticité ou au delà en appliquant une tension de sorte que, lorsqu'une courbure se produit, la surface extérieure des filaments individuels se défor- me de façon permanente. Du point de vue pratique, on a déterminé que le rayon de courbure ne doit pas dépasser environ 40 fois le diamètre du filament.
On peut facilement former un élément de déforma- tion approprié avec un bord présentant un rayon de cour- bure satisfaisant, en partant d'une lame de rasoir ordi- naire et en polissant le tranchant de la lame avec de la toile émeri ou matière similaire, puis avec du rouge à
<Desc/Clms Page number 10>
polir, jusqu'à ce que la lame soit émoussée et arrondie dans une mesure suffisante pour que le fil passe facile- ment dessus sans être coupé.
La tension du fil lorsqu'on le fait passer au- tour de l'arête aiguë est tout à fait déterminante et doit être maintenue entre des limites précises si l'on veut obtenir les meilleurs résultats.. On fait de préfé- rence des mesures de tension en un point -situé, sur le trajet du fil, immédiatement après le point où. le fil touche l'arête aiguë, et en ce point la tension du fil doit être généralement de 0,5 à 3 g par denier pour que le degré d'élastification soit satisfaisant. La tension optimum du fil que l'on fait passer sur l'arête aiguë dépend non seulement du type de fil que l'on utilise, mais aussi du rayon de courbure de l'arête, et, pour un fil donné, la tension optimum est de façon générale la tension maximum que l'on peut imposer au fil sans qu'il soit sectionné par la lame.
Avec une lame ayant un rayon de courbure compris dans la gamme préférentielle indiquée plus haut, et avec des fils de grande ténacité, tels que les fils de "NYLON" et de polyester, on a trou- vé qu'une gamme de tension d'environ 0,7 à 2,5 g par de- nier donne généralement les meilleurs résultats, mais avec des fils plus faibles ou avec une arêt- plus aiguë, une tension d'environ 0,5 à 0,8 g/denier est générale- ment plus satisfaisante.
Dans la plupart des cas, et particulièrement si le fil est du type polyester, il faut, de préférence, refroidir le fil à une température au moins inférieure à 95 C avant le moment où on le fait passer par la por- tion à angle aigu du trajet, car, si le fil est chaud quand il passe par cette portion du trajet, l'effet pro- duit par l'opération d'étirage à chaud sur les qualités
<Desc/Clms Page number 11>
élastiques du fil est largement contre-balancé par l'ef- fet que produit la haute température du fil dans la por- tion angulaire du trajet.
Cela ne signifie pas qu'on ne puisse obtenir d'excellents résultats, avec la plupart des types de fil, en donnant au fil une température élevée lorsqu'il passe par la portion angulaire du trajet, car une température élevée du fil en ce point donne des résultats satisfai- sants avec des fils traités antérieurement d'une façon à peu près quelconque; en fait, avec des fils de "NYLON", il semble même que l'effet de l'étirage à chaud et l'ef- fet d'une température élevée du fil dans la portion an- gulaire du trajet, s'additionnent dans une certaine mesu- re. Toutefois, avec les fils de polyester et dans la plupart des autres cas, les résultats obtenus lorsque le fil est à une température élevée dans la portion angu- laire du trajet du fil, sont inférieurs aux résultats obtenus lorsqu'on refroidit le fil avant d'atteindre ce point.
Etant donné que l'arête de la lame exerce des forcés appréciables sur le fil que l'on fait passer par dessus, on obtient généralement les meilleurs résultats si le fil est lubrifié au moment où il passe par le trajet à angle aigu, et c'est particulièrement le cas avec des fils autres que ceux de "NYLON", et qui n'ont pas le faible coefficient de frottement qui/Caractérise @ "NYLON". On peut utiliser n'importe quel lubrifiant approprié pour le fil, bien qu'il soit généralement pré- férable d'utiliser un lubrifiant que l'on puisse facile- ment enlever après le processus d'élastification, et des exemples appropriés sont notamment les huiles miné- rales et végétales à faible viscosité, et les esters d'acides gras tels que le tripalmitate de sorbitol.
Le
<Desc/Clms Page number 12>
mieux est d'appliquer l'huile au fil par action capil- laire ou bien au moyen d'une mèche en--feutre placée en un point situé, sur le trajet-du fil,-immédiatement avant son point de contact avec l'arête aiguë.
L'angle sous lequel le fil atteint-et quitte l'arête aiguë dans un plan transversal à l'axe de l'arê- te, n'est pas déterminant; il peut varier dans une mesure tell.. que le total de l'angle d'incidence et de l'angle de départ pille jusqu'à 120 , ou enuore, devienne si pe- tit que le fil subisse une déviation aussi voisine de 180 que le permet l'épaisseur de la lame. En règle générale, il est préférable que le fil passe en touchant la surface de la lame lorsqu'il approche de l'arête aiguë, et qu'il soit retiré suivant la surface de la lame après son contact avec le bord, car cela a pour effet de contraindre le fil dans une mesure maximum, et la compression du fil par contact avec la lame tend à main- tenir le fil ensemble de sorte que les filaments brisés passent plus facilement par dessus l'arête et la quittent plus facilement.
L'angle sous lequel le fil atteint et quitte l'arête aiguë dans des plans parallèles à l'arête est important aussi, en ce qui cqncerne le passage das filaments brisés par dessus l'arête. On obtient les meilleurs résultats quand o fait passer le fil autour de l'arête de la lame de façon telle qu'un plan imaginai- re passant par le fil incident et perpendiculaire au plan de la lame, coupe un deuxième plan imaginaire égale- ment perpendiculaire au plan de la lame et passant par le fil sortant) sous un angle de 40 à 100 , et de préfé- rence sous un angle de 70 à 90 .
La vitesse linéaire du fil sur la .lame peut Va- rier entre de larges limites,'et en général, elle n'est limitée que par les possibilités de l'appareil utilisé,
<Desc/Clms Page number 13>
mais il est concevable que, si la vitesse du fil atteint une valeur extrêmement élevée, le frottement du fil pas- sant sur la lame peut chauffer celle-ci jusqu'à une tem- pérature qui pourrait nuire à la qualité du fil obtenu.
On peut obtenir d'excellents résultats avec des vitesses linéaires de fil allant jusqu'à 450 mètres par minute ou même au delà. !
Le mieux est d'appliquer le procédé à l'aide d'appareils usuels. Pour chauffer le fil, on peut avan- tageusement utiliser une bande ou plaque de chauffage usuelle présentant une surface lisse d'application de fil, et des moyens pour la maintenir à la température désirée. Il suffit de faire passer le fil au contact de la surface lisse d'application de fil sur une distance suffisante, par exemple de 7 ou 8 cm jusqu'à plusieurs' mètres, suivant la vitesse linéaire du fil, pour élever le fil à la température désirée. Une autre forme d'ap- pareil pour chauffer le fil peut comprendre un tube chauffé à travers lequel on fait passer le fil sur une distance suffisante pour élever sa température jusqu'à la valeur désirée.
Une disposition satisfaisante pour étirer le fil peut comprendre un régulateur de tension usuel et un dispositif usuel d'entraînement de fil. Avec cette disposition, on commence par faire passer à tra- vers le régulateur de tension un bout de fil provenant d'un dispositif d'alimentation approprié, puis on le fait arriver jusqu'au dispositif d'entraînement. On ajuste alors le dispositif régulateur de tension pour communiquer au fil une tension suffisante pour donner le degré d'étirage désiré, ce que l'on peut déterminer par un calcul de deniers.
Ou encore, on peut remplacer le régulateur de tension par un mécanisme d'avance obli- gatoire de conception usuelle, pour fournir le fil à une
<Desc/Clms Page number 14>
vitesse linéaire inférieure à celle à laquelle il est recueilli, de sorte que le fil est étiré'entre le dispo- sitif d'alimentation et le dispositif d'entraînement..
L'arête aiguë est de préférence disposée entre le dispo- sitif d'alimentation et le dispositif d'entraînement, et, si l'on désire que le fil soit refroidi avant de toucher l'arête aiguë, on peut y arriver facilement en disposant l'arête à une courte distance de l'élément de chauffage. Généralement, une distance de quelques centi- mètres entre l'élément de chauffage et l'arête aiguë est suffisante, car les fils de deniers usuels se refroi- dissent jusqu'à une température de 95 C environ en une fraction de seconde seulement lorsqu'ils sont en contact avec l'atmosphère libre. Mais si on le désire, la dis- tance entre l'élément chauffant et l'arête aiguë peut être de plusieurs mètres, ou davantage, avec d'excellents résultats.
Dans la plupart des cas, la tension nécessai- re pour l'étirage est telle que le fil peut passer direc- tement de l'élément chauffant à l'arête aiguë, mais si l'on désire que'le fil, quand il touche l'arête, soit sous une tension différente de celle nécessaire à l'éti- rage, on peut interposer sur le trajet du fil régulateur de tension et/ou un tambour de cabestan ou dispositif similaire, entre l'élément chauffant et l'arête aiguë.
Le fil après son contact avec l'arête aiguë, est bouclé dans une certaine mesure lorsqu'il est exempt de tension, mais pour développer pleinement la nature élastique du fil, il faut le soumettre à un traitement thermique. Cela tient au fait que le fil contient des contraintes latentes qui le poussent virtuellement à prendre une configuration linéaire enroulée, et ces con- traintes smnt relâchées par le traitement thermique.
On peut, si on le désire, conduire l'opération de chauf#
<Desc/Clms Page number 15>
fage avant de former des étoffes avachie fil, et pour cela on fait arriver une longueur de fil's'en mouvement au contact d'un élément chauffant, ou bien on la fait passer à travers un fluide chauffé, dans des conditions.telles que le fil soit libre d'entrer en contact; toutefois, si l'on veut développer pleinement la nature élastique du fil après le tricotage ou le tissage, le mieux est de le faire en agitant l'étoffe tout en élevant graduel- lement la température de celle-ci.
N'importe quel degré de chauffage sera généralement utile, mais pour obtenir les meilleurs résultats, il faut élever le fil, soit avant, soit après le tissage ou le tricotage, à une tem- pérature d'au'moins 60 C environ, et de préférence d'au moins 80 C environ, tandis que le fil est à un état pratiquement exempt de tension. Les températures plus élevées ne sont pas nuisibles et on peut chauffer le fil, ou les étoffes faites avec celui-ci, à une tem- pérature approchant du point de ramollissement du fil, sans résultats nuisibles, du moment que le fil est main- tenu à l'état légèrement tendu ou exempt de tension pendant le temps mù il est à température élevée.
On illustrera maintenant l'invention par les exemples suivants : EXEMPLE I
On chauffe à 220 C un fil de polyester de 70 deniers et 34 filaments, à torsion nulle, et on l'étire dans diverses mesures variant de 1 à 10 %. On détermine alors les résultats donnés par l'opération d'étirage à chaud, sur les caractéristiques du fil, et ils sont don- nés par le tableau suivant. Tous les chiffres donnés sont approximatifs, et sont des moyennes pour 10 essais différents. Toutes les déterminations sont faites à 21 C et à 65 % d'humidité relative.
<Desc/Clms Page number 16>
TABLEAUX,
EMI16.1
<tb> Pourcen- <SEP> Allongement <SEP> Module <SEP> d'élas- <SEP> Fragilité <SEP> c'est-à-
<tb>
<tb> tage <SEP> d'é- <SEP> moyen <SEP> à <SEP> la <SEP> ticité <SEP> moyen <SEP> en <SEP> dire <SEP> variation <SEP> de
<tb>
<tb> tirage <SEP> rupture <SEP> g/denier, <SEP> pour <SEP> tension <SEP> en <SEP> g <SEP> néces-
<tb>
<tb> une <SEP> contrainte <SEP> saire <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture,
<tb>
<tb> de <SEP> 3 <SEP> g/denier. <SEP> 10 <SEP> essais.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
1% <SEP> 13% <SEP> 71 <SEP> 30
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2% <SEP> 12% <SEP> 73 <SEP> 25
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3% <SEP> 12% <SEP> 66 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4% <SEP> 12% <SEP> 71 <SEP> 45
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5% <SEP> 5% <SEP> 82 <SEP> 180
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6% <SEP> 10% <SEP> 83 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7% <SEP> 10% <SEP> 84 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8% <SEP> 11 <SEP> 82 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9% <SEP> 11% <SEP> 81 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10% <SEP> 9% <SEP> 81 <SEP> 40
<tb>
Après avoir étiré les fils à chaud comme ci-des- sus, on les fait passer, à la température ambiante, sur une lame qui présente une arête dont le rayon de courbu- re est de 0,1 mm avec une vitesse linéaire de 90 mètres par minute.
On fait passer le fil autour de la lame sous un angle aussi aigu que possible, de façon qu'il soit en contact à la fois avec la surface supérieure et la surface inférieure de la lame, et on détermine que la tension dans le fil après son contact avec la lame est de 2 g/denier. On obtient la meilleure élastification quand on étire le fil de 5%, et on notera que ceci coïn- cide avec le point auquel le fil approche du module d'élasticité le plus élevé, le point auquel le fil a l'allongement à la rupture moyen le plus faible, et le point auquel il a la plus grande fragilité, indiquée par la variation de tension nécessaire-pour briser le. fil en un total de 10 essais.
On obtient d'excellents résultats quand le fil est étiré de 4 à 7%, et on obtient d'assez bons résultata
<Desc/Clms Page number 17>
dans tous les autres cas. Même quand on étire le fil dans une mesure aussi proche que possible de 0 %, à 2200 C, on obtient des résultats satisfaisants, ce qui indique qu'il suffit 4'un degré d'étirage très léger avec les fils de polyester. Quand on traite de façon si- milaire un-fil tel qu'il vient du fabricant,, on obtient pratiquement aucune élastification.
EXEMPLE II
On ,prend un échantillon de fil de "NYLON" Du- pont type 200, de 70 deniers et 34 filaments, à torsion de 2 tours par décimètre, et on l'étiré de divers pour- centages à 200 C. On mesure alors les caractéristiques physiques du fil comme dans l'exemple précédent, et les résultats sent donnés dans le tableau suivant :
TABLEAU II
EMI17.1
<tb> Pourcentage <SEP> Allonge- <SEP> Module <SEP> d'élas- <SEP> Fragilité <SEP> c'est-àd'étirage <SEP> ment <SEP> moyen <SEP> ticité <SEP> moyen <SEP> dire <SEP> variation <SEP> de
<tb> à <SEP> la <SEP> ruptu- <SEP> en <SEP> g/denier <SEP> contrainte <SEP> nécesre <SEP> en <SEP> % <SEP> pour <SEP> une <SEP> con- <SEP> saire <SEP> à <SEP> la <SEP> ruptutrainte <SEP> de <SEP> re <SEP> en <SEP> 10 <SEP> essais
<tb> 3 <SEP> g/denier
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> 17% <SEP> 48 <SEP> 30
<tb>
<tb> 2% <SEP> 17% <SEP> 54 <SEP> 30
<tb>
<tb> 4% <SEP> 18% <SEP> 56 <SEP> 30
<tb>
<tb> 10% <SEP> 14% <SEP> 70 <SEP> 30
<tb>
<tb> 12% <SEP> 13% <SEP> 72 <SEP> 110
<tb>
<tb> 14% <SEP> 13% <SEP> 75 <SEP> 30
<tb>
<tb> 18% <SEP> 12% <SEP> 81 <SEP> 35
<tb>
Après avoir déterminé les caractéristiques physiques du fil, on le fait passer,
à la température ambiante, autour d'une arête aiguë qui présente un rayon de courbure de 0,05 mm, une vitesse linéaire de 90 mètres par minute. Les angles d'incidence et de dé- part dans un plan transversal au plan de la lame sont
<Desc/Clms Page number 18>
aussi petits que le permet l'épaisseur de la lame, de sorte que le fil est en contact avec la lame aussi bien avant qu'après son passage autour de l'arête aiguë.
L'angle entre le fil incident et le fil sortant, dans le plan de la lame, esc d'environ 85 . On obtient au moins un certain degré d'élastification avec tous les pourcen- tages d'étirage, et on obtient de bons résultats avec des fils étirés de 10 à 16%. On trouve un optimum très net à 12% d'étirage, et on verra par le tableau ci-des- sus que le fil prend une nette fragilité @ à ce point.
Bien que le module d'élasticité continu de croître légè- rement après le point d'étirage optimum, la vitesse d'accroissement est notablement moindre lorsque le fil a été étiré dans la mesure minimum préférentielle. D'au- tre part, on notera que pour l'étirage optimum, l'"al-- longement à la rupture" se situe à 1% du minimum.
REVENDICATIONS 1. Procédé pour élastifier un fil thermoplastique, caractérisé en ce qu'on élève la température du fil pour réduire la tension qui est nécessaire pour étirer le fil au delà de sa limite d'élasticité, on étire le fil au delà de sa limite d'élasticité pendant qu'il est à tempé- rature élevée, puis on le fait passer par un trajet pré- sentant un angle aigu.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to improved methods for making thermoplastic yarns elastic, and more particularly to improved methods of the type in which the yarn is passed in a linear path having a very acute angle so as to deform. thread.
Elasticized thermoplastic yarns are widely used in the manufacture of various articles of clothing, bedding, etc. because among other reasons, their use in an object allows it to be stretched over several ranges of dimensions. Elasticized thermoplastic yarns are made, in each case by stretching the yarns so that they take or tend to assume a coiled, twisted, or looped linear configuration when in an unstretched state. , and, if all the elasticized son jont this characteristic in common, the elasticized son currently available are of two essentially different types.
The elasticized yarns of a first type are subjected to torsional stresses, so that they tend to twist or curl so as to release the stresses, while, in order to stress the elasticized yarns of a second type, the yarn is bent sharply, and then straightened so that, when placed in a state of no tension, it tends to form loops.
The yarns of the latter type are commonly referred to as elasticized non-twist yarns ", because the elastification is not essentially based on a torsional stress imposed on the yarns, and it is on yarns of this type that the present invention relates.
Prior to the present invention, it was indicated
<Desc / Clms Page number 2>
at least one method for forming elasticized threads without twisting. This prior process involves passing the wire, while it is at an elevated temperature and in a relaxed state, around a blade member having a sharp edge, and then cooling the wire. The process in question gives excellent results with certain yarns, and in particular with "NYLON" yarns, but with others, and in particular with polyester yarns, the process in question does not give a degree of elasticization as high as is frequently desirable.
Even before the discovery of the process described above it was known that when a cold wire is passed, in its normal state, over a deforming member, this causes the wire to buckle to some extent, (see British Patent No. 558.297 of June 26, 1942, but such a process does not give a product which can serve satisfactorily as an elasticized yarn.First, the curling tendency is largely lost when the yarn is placed in water. hot, even when the yarn is in an unstretched state, so that articles made from that yarn would lose much of their elasticity in washing. Further, the process of the United Kingdom patent does not generally communicate to the yarn a degree of curl or other deformation sufficiently high to impart an appreciable degree of elasticity when forming into a fabric.
One of the aims of the present invention is therefore to provide a new process for manufacturing thermoplastic yarns which tend to buckle to such an extent and with a degree of permanence such that they are quite suitable for use in the manufacture of yarns. 'fabrics with great elasticity.
Another object of the invention is to provide a process making it possible to obtain elastic polyester yarns.
<Desc / Clms Page number 3>
Ties having a higher degree of elasticity than could previously be achieved by a torsion-free elasticization process.
The above objects, as well as other objects of the invention, are achieved by means of a process which consists in raising the temperature of the yarn in order to reduce the tension which is required to force the yarn to the surface. beyond its elastic limit, in stretching the yarn beyond its elastic limit while it is at high temperature so as to increase its modulus of elasticity, then passing the drawn yarn through by a path presenting an acute angle. This imparts to the yarn a tendency to loop which is not lost by washing the yarn or fabrics made from it in hot water, and which, in fact, can actually be intensified by such an operation, as this will be explained in detail later.
The exact reason (s) for the success of the new process is not fully known, but it is known that a number of changes occur in the fibers of the yarn when it is stretched at elevated temperature according to the present invention. In the first place, the modulus of elasticity of the fibers increases markedly, up to a certain point, by the drawing operation, and it is evident that this fact is probably related in some way to the success of the process. new, because, in all known cases, the best results are obtained when the yarn is stretched under conditions such and to such an extent that its modulus of elasticity is close to, within 10 or 20%, of the maximum modulus that can be obtained.
A second modification produced in the fibers of the yarn by the ope-
<Desc / Clms Page number 4>
The hot draw ration is that they acquire a pronounced brittleness, as evidenced by an appreciable variation in the tension required to break the individual filaments. This, too, obviously has to do with the success of the new process, since the best and most permanent elasticization is obtained when the yarn is stretched to such an extent and under such conditions that the fibers subsequently exhibit the maximum degree of fragility. Yet another modification produced by the hot drawing operation is that the "elongation at break" of the fibers of the yarn decreases appreciably.
This also seems to be related to the success of the process, because the best results, other things being equal, are obtained when the yarn is stretched to the extent necessary to cause the fibers to exhibit elongation at break. minimum. The effect of these factors will be illustrated more clearly below.
The threads which are to be elasticized according to the new process of the present invention can advantageously consist of any filamentary strand formed of thermoplastic and hydrophobic organic fibrous material. Typical and specific examples of suitable materials include, in particular, polyester yarns. ters such as those formed by the reaction product of ethylene glycol and terephthalic acid, and threads of "NYLON" such as those formed by the reaction product of hexamethylenediamine and adipic acid .
It is also possible, under certain conditions, to easily use the invention to elasticize polyacrylic fibers constituted by acrylonitrile polymers or by copolymers of acrylonitrile and of quantum.
<Desc / Clms Page number 5>
minor amounts of other polymeric bodies, and for elasticizing fibers formed from cellulose esters such as cellulose triacetate. Yarns in which the filaments have a generally circular cross section and a smooth surface are the easiest to use and give the most satisfactory results, and some yarns give difficulty, not so much because of their chemical composition or their inherent physical properties, but because of the configuration of the fibers in their cross section.
For example, acrylic fibers sold under the name "Orlon" have a sectional shape which resembles the silhouette of a dumbbell, and are difficult to elasticize by the process of the present invention. The preferred yarns for use in the present invention are polyester yarns, because they are the easiest to use in the new process and can be elasticized to a much higher extent by the process of the present invention than by any other. another prior method of elasticization without torsion.
The denier and filament size of the yarns used in the novel process of the present invention can vary within wide limits, and indeed, almost any or any total denier can be used advantageously. filament size. By way of illustration, the process has been found to give excellent results with the following various types of yarns; 40 denier and 34 filament polyester (Dacron) yarn, 100 denier and 34 filament "NYLON" yarn (Dupont type 200), 70 denier and 34 filament "Dacron" yarn, and fine monofilament "Dacron" 15 years. Under appropriate conditions, the denarius by
<Desc / Clms Page number 6>
filament can vary from 1 to 20 and the total denier of the yarn can easily reach 2000 and above.
The degree of stretch required to have them. The most satisfactory results will depend on the nature of the particular yarn used, and even for yarns of the same chemical composition the optimum degree of draw may vary due to the different methods employed in their manufacture.
Most yarns found in commerce are stretched during manufacture to give a high degree of molecular orientation, and the additional elongation for these yarns is generally: 3 to 20% .:
For such or such a given yarn, one can easily determine a degree of elongation close to the optimum, by a simple test which consists in stretching the yarn, while it is at a temperature included in a preferential interval which will be defined more far, in determining the degree of elongation necessary to ensure that the fibers of the yarn have maximum modulus of elasticity, as low an elongation at break as possible, and / or maximum brittleness. As a guide, it has been found that the polyester yarn which is sold under the trade mark "Dacron" should preferably undergo a draw of 4 to 7, the optimum being about 5%, while polyamide yarn sold by E.
I.DU PONT DE NEMOURS COMPANY under the name "NYLON * type 200" will preferably undergo a stretching of 5 to 15%, the optimum being about 12%.
The temperature of the yarn during the drawing operation is a variable of great importance, and it must be carefully regulated in order to obtain the best results. One can realize a certain futility of tra-
<Desc / Clms Page number 7>
The temperature is about 00 ° C below the tack temperature of the yarn, and with "NYLON" satisfactory results can be obtained at temperatures 150 ° C below the tack temperature. As a rule, slightly improved results are obtained until the temperature reaches a "transition point" which is generally 50 to 35 ° C lower than the tack point of the yarn, and at that point a temperature is obtained. rather sudden increase in efficiency.
Excellent results can be obtained at any temperature above this transition point, as long as the temperature is not so high that the yarn deteriorates, nor is it high enough to cause the yarn to deteriorate. wire adheres to surfaces with which it comes in contact. With "NYLON" yarns, it is generally observed that the transition point is around 185 C, so that it is usually necessary to use a temperature higher than this point, but, on the other hand, if one maintains "NYLON yarns "At temperatures above about 200 - 210 C, there is usually serious deterioration unless recourse is had to. an inert atmosphere or other similar means.
Given these considerations, it can be seen that the applicable temperature range for "NYLON" is about 80 to 210 ° C and the preferred temperature range is about 185 to 205 ° C. polyester, the transition point is generally found at a temperature of about 200 ° C., and it is generally advantageous to use a temperature at least a few degrees above this point, but not above the temperature of 'adhesiveness. Preferably, a safety margin of about 8 ° C should be left with respect to the adhesive temperature, so that, if the temperature range
<Desc / Clms Page number 8>
applicable for polyester yarn is about 150 to 235 C, the preferred range is 210 to 225 C.
Once the wire has been drawn in the manner described above, it should be made to follow a path at an acute angle, and although this can be achieved anyway desired, the preferred method consists of passing the wire around a blade or a deformation element having a sharp edge. But if the blade method is used to bend the wire, the degree of the sharp edge must be carefully adjusted, because if the edge is too sharp the wire will cut, and if the edge is too blunt, the degree of elasticity of the finished wire may not be as high as desired.
As a general rule the sharp edge of the blade should have a radius of curvature of at least about 0.025 mm for 70 denier and 34 filament yarns, and a slightly larger radius for all other yarns because below these figures, there is usually an excessive number of ruptures. The maximum radius of curvature that can generally be used with satisfactory results is about 2 to 17 times the diameter of the filament, and when using a blade having a radius of curvature greater than that, the yarn, as a rule, will not be stretched to an extent sufficient to give the maximum degree of elasticity.
The optimum radius of curvature of the sharp edge will vary depending on the type of wire used, but it can generally be said that this will be the smallest radius of curvature that can be used without causing an excessive number of breaks. In the case of "NYLON" yarns, it has been found that the optimum radius of curvature of the sharp edge is about 2 to 3 times the diameter of the filament, while
<Desc / Clms Page number 9>
the optimum radius of curvature when using polyester yarns is generally about 3 to 4 times the diameter of the filament.
According to purely theoretical considerations, the optimum radius of curvature at which it is necessary to bend the independent filaments in order to constrain their outer faces beyond their elastic limit, to a maximum extent, without breaking them, is given by the formula - the approximate:
R = E. D / 2f where R is the radius of curvature of the blade, E is the modulus of elasticity of the filament, D is the diameter of the filament and f is the tensile strength ultimately obtained. Applying the above formula gives an approximate maximum radius of curvature giving optimum conditions. However, in practice, when approaching the final value of the tensile strength, the modulus of elasticity and the effective diameter of the filament decrease, so that a much smaller radius can be used than that indicated by the formula.
It is possible to stretch the filaments to their elastic limit or beyond by applying tension so that when a bend occurs, the outer surface of the individual filaments permanently deforms. From a practical standpoint, it has been determined that the radius of curvature should not exceed about 40 times the diameter of the filament.
A suitable deforming element can easily be formed with an edge having a satisfactory radius of curvature by starting with an ordinary razor blade and polishing the edge of the blade with emery cloth or the like. , then with red to
<Desc / Clms Page number 10>
polish, until the blade is dull and rounded enough to allow the wire to pass easily without being cut.
The tension of the thread when passing it around the sharp edge is very decisive and must be kept within precise limits if the best results are to be obtained. Measurements are preferably made. of tension at a point -located, on the path of the wire, immediately after the point where. the thread touches the sharp edge, and at this point the thread tension should generally be 0.5 to 3 g per denier for the degree of elasticization to be satisfactory. The optimum tension of the thread that is passed over the sharp edge depends not only on the type of thread that is used, but also on the radius of curvature of the edge, and, for a given thread, the optimum tension is generally the maximum tension that can be imposed on the wire without it being cut by the blade.
With a blade having a radius of curvature within the preferred range indicated above, and with high tenacity yarns, such as "NYLON" and polyester yarns, we have found that a tension range of about 0.7 to 2.5 g per denier usually gives the best results, but with weaker yarns or with a sharper edge, a tension of about 0.5 to 0.8 g / denier is general - more satisfactory.
In most cases, and particularly if the yarn is of the polyester type, it is preferable to cool the yarn to a temperature at least below 95 ° C. before it is passed through the portion at an acute angle. of the path, because if the wire is hot when it passes through this portion of the path, the effect produced by the hot drawing operation on the qualities
<Desc / Clms Page number 11>
The elasticity of the yarn is largely counterbalanced by the effect of the high temperature of the yarn in the angular portion of the path.
This does not mean that excellent results cannot be obtained with most types of wire by giving the wire a high temperature as it passes through the angular portion of the path, since a high temperature of the wire at this point gives satisfactory results with yarns previously treated in almost any way; in fact, with "NYLON" yarns it even appears that the effect of hot drawing and the effect of high yarn temperature in the angular portion of the path add up in to a certain extent. However, with polyester yarns and in most other cases, the results obtained when the yarn is at an elevated temperature in the angular portion of the yarn path, are inferior to the results obtained when the yarn is cooled before it dies. 'reach this point.
Since the edge of the blade exerts appreciable forces on the wire passed over it, the best results are generally obtained if the wire is lubricated as it passes through the path at an acute angle, and c This is particularly the case with yarns other than those of "NYLON", and which do not have the low coefficient of friction which characterizes "NYLON". Any suitable lubricant can be used for the yarn, although it is generally preferable to use a lubricant which can be easily removed after the elasticization process, and suitable examples include the following. low viscosity mineral and vegetable oils, and fatty acid esters such as sorbitol tripalmitate.
The
<Desc / Clms Page number 12>
it is better to apply the oil to the wire by capillary action or else by means of a felt wick placed at a point situated in the path of the wire, immediately before its point of contact with the wire. sharp edge.
The angle at which the wire reaches and leaves the sharp edge in a plane transverse to the axis of the edge is not critical; it can vary to such an extent that the total of the angle of incidence and the starting angle drops to 120, or even, becomes so small that the wire undergoes a deflection as close to 180 than the thickness of the blade allows. As a general rule, it is preferable that the wire passes touching the surface of the blade as it approaches the sharp edge, and that it is withdrawn along the surface of the blade after contact with the edge, as this has The effect of constraining the yarn to a maximum extent, and the compression of the yarn by contact with the blade tends to hold the yarn together so that the broken filaments more easily pass over the edge and leave it more easily.
The angle at which the wire reaches and leaves the sharp edge in planes parallel to the edge is also important, as regards the passage of the broken filaments over the edge. The best results are obtained when o passes the wire around the edge of the blade in such a way that an imaginary plane passing through the incident wire and perpendicular to the plane of the blade, also cuts a second imaginary plane. perpendicular to the plane of the blade and passing through the outgoing wire) at an angle of 40 to 100, and preferably at an angle of 70 to 90.
The linear speed of the wire on the blade can vary between wide limits, and in general it is limited only by the possibilities of the apparatus used.
<Desc / Clms Page number 13>
but it is conceivable that, if the speed of the wire reaches an extremely high value, the friction of the wire passing on the blade can heat the latter to a temperature which could adversely affect the quality of the resulting wire.
Excellent results can be obtained with linear wire speeds of up to 450 meters per minute or even more. !
The best is to apply the process using conventional devices. To heat the wire, it is advantageously possible to use a conventional heating strip or plate having a smooth wire application surface, and means for maintaining it at the desired temperature. It suffices to pass the wire in contact with the smooth wire application surface over a sufficient distance, for example from 7 or 8 cm up to several meters, depending on the linear speed of the wire, to raise the wire to the desired temperature. Another form of apparatus for heating the wire may include a heated tube through which the wire is passed a sufficient distance to raise its temperature to the desired value.
A satisfactory arrangement for drawing the yarn may include a conventional tension regulator and a conventional yarn drive device. With this arrangement, one first passes through the tension regulator a piece of wire coming from a suitable feed device, then it is brought to the driving device. The tension regulator is then adjusted to impart sufficient tension to the yarn to give the desired degree of draw, which can be determined by a denier calculation.
Alternatively, the tension regulator can be replaced by a compulsory advance mechanism of conventional design, to supply the wire to a
<Desc / Clms Page number 14>
linear speed less than that at which it is collected, so that the wire is drawn between the feed device and the drive device.
The sharp edge is preferably disposed between the feed device and the driver, and if it is desired that the wire be cooled before touching the sharp edge, this can be easily achieved by disposing edge a short distance from the heating element. Usually, a distance of a few centimeters between the heating element and the sharp edge is sufficient, since the usual denier yarns cool down to a temperature of about 95 C in just a fraction of a second when they are in contact with the free atmosphere. But if desired, the distance between the heating element and the sharp edge can be several meters, or more, with excellent results.
In most cases the tension required for drawing is such that the wire can pass directly from the heating element to the sharp edge, but if it is desired that the wire, when it touches the edge, or under a tension different from that necessary for stretching, it is possible to interpose on the path of the tension regulating wire and / or a capstan drum or similar device, between the heating element and the edge acute.
The yarn after contacting the sharp edge is curled to some extent when it is free of tension, but to fully develop the elastic nature of the yarn it must be subjected to heat treatment. This is because the wire contains latent stresses which virtually cause it to assume a linear coiled configuration, and these stresses are released by the heat treatment.
We can, if desired, conduct the heating operation #
<Desc / Clms Page number 15>
yarn before forming loose yarn fabrics, and for this a moving length of yarn is brought into contact with a heating element, or it is passed through a heated fluid, under conditions such as yarn is free to contact; however, if one is to fully develop the elastic nature of the yarn after knitting or weaving, it is best to do so by agitating the fabric while gradually raising the temperature thereof.
Any degree of heating will generally be useful, but for best results the yarn should be raised, either before or after weaving or knitting, to a temperature of at least about 60 ° C, and preferably at least about 80 ° C, while the yarn is in a substantially tension free state. The higher temperatures are not detrimental and the yarn, or fabrics made therewith, can be heated to a temperature approaching the softening point of the yarn without detrimental results as long as the yarn is held. in a slightly stretched state or free of tension during the time it is at an elevated temperature.
The invention will now be illustrated by the following examples: EXAMPLE I
A 70 denier, 34 filament, zero-twist polyester yarn is heated to 220 ° C. and stretched to various measures ranging from 1 to 10%. The results given by the hot drawing operation on the characteristics of the wire are then determined, and they are given by the following table. All figures given are approximate, and are averages for 10 different trials. All determinations are made at 21 ° C and 65% relative humidity.
<Desc / Clms Page number 16>
PAINTINGS,
EMI16.1
<tb> Percent <SEP> Elongation <SEP> Modulus <SEP> of elas- <SEP> Fragility <SEP> that is
<tb>
<tb> level <SEP> of average <SEP> <SEP> to <SEP> the <SEP> ticity <SEP> average <SEP> in <SEP> say <SEP> variation <SEP> of
<tb>
<tb> draw <SEP> break <SEP> g / denier, <SEP> for <SEP> tension <SEP> in <SEP> g <SEP> required
<tb>
<tb> a <SEP> constraint <SEP> sary <SEP> to <SEP> the <SEP> break,
<tb>
<tb> of <SEP> 3 <SEP> g / denier. <SEP> 10 <SEP> tries.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
1% <SEP> 13% <SEP> 71 <SEP> 30
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2% <SEP> 12% <SEP> 73 <SEP> 25
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3% <SEP> 12% <SEP> 66 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4% <SEP> 12% <SEP> 71 <SEP> 45
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5% <SEP> 5% <SEP> 82 <SEP> 180
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6% <SEP> 10% <SEP> 83 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7% <SEP> 10% <SEP> 84 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8% <SEP> 11 <SEP> 82 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9% <SEP> 11% <SEP> 81 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10% <SEP> 9% <SEP> 81 <SEP> 40
<tb>
After having hot-drawn the wires as above, they are passed, at room temperature, over a blade which has an edge with a radius of curvature of 0.1 mm with a linear speed of 90 meters per minute.
Thread is passed around the blade at as sharp an angle as possible, so that it contacts both the upper surface and the lower surface of the blade, and the tension in the thread after its contact with the blade is 2 g / denier. The best elasticity is obtained when the yarn is stretched by 5%, and note that this coincides with the point at which the yarn approaches the highest modulus of elasticity, the point at which the yarn has the elongation at break. weakest medium, and the point at which it has the greatest brittleness, indicated by the variation in tension-necessary to break it. wire in a total of 10 tries.
Excellent results are obtained when the yarn is drawn by 4-7%, and fairly good results are obtained.
<Desc / Clms Page number 17>
in all other cases. Even when the yarn is stretched as close to 0% as possible at 2200 ° C, satisfactory results are obtained, indicating that a very light degree of draw is sufficient with the polyester yarns. When one-yarn as supplied by the manufacturer is similarly treated, virtually no elasticization is obtained.
EXAMPLE II
A sample of "NYLON" Du-pont type 200 yarn, 70 denier and 34 filaments, twisted 2 turns per decimeter, is taken and drawn by various percentages at 200 C. The measurements are then taken. physical characteristics of the wire as in the previous example, and the results are given in the following table:
TABLE II
EMI17.1
<tb> Percentage <SEP> Elongation- <SEP> Modulus <SEP> of elas- <SEP> Fragility <SEP> i.e. stretching <SEP> ment <SEP> medium <SEP> ticity <SEP> medium <SEP> say <SEP> variation <SEP> of
<tb> to <SEP> the <SEP> ruptu- <SEP> in <SEP> g / denier <SEP> constraint <SEP> requires <SEP> in <SEP>% <SEP> for <SEP> a <SEP> match <SEP> to <SEP> to <SEP> the <SEP> breaking <SEP> of <SEP> re <SEP> in <SEP> 10 <SEP> tests
<tb> 3 <SEP> g / denier
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> 17% <SEP> 48 <SEP> 30
<tb>
<tb> 2% <SEP> 17% <SEP> 54 <SEP> 30
<tb>
<tb> 4% <SEP> 18% <SEP> 56 <SEP> 30
<tb>
<tb> 10% <SEP> 14% <SEP> 70 <SEP> 30
<tb>
<tb> 12% <SEP> 13% <SEP> 72 <SEP> 110
<tb>
<tb> 14% <SEP> 13% <SEP> 75 <SEP> 30
<tb>
<tb> 18% <SEP> 12% <SEP> 81 <SEP> 35
<tb>
After determining the physical characteristics of the wire, it is passed,
at room temperature, around a sharp edge which has a radius of curvature of 0.05 mm, a linear speed of 90 meters per minute. The angles of incidence and of departure in a plane transverse to the plane of the blade are
<Desc / Clms Page number 18>
as small as the thickness of the blade allows, so that the wire contacts the blade both before and after it passes around the sharp edge.
The angle between the incident wire and the output wire, in the plane of the blade, esc of approximately 85. At least some degree of elasticization is obtained with all percent draws, and good results are obtained with yarns drawn from 10 to 16%. A very clear optimum is found at 12% stretch, and it will be seen from the table above that the yarn takes on a marked brittleness at this point.
Although the modulus of elasticity continues to increase slightly after the optimum draw point, the rate of increase is markedly less when the yarn has been drawn to the minimum preferential extent. On the other hand, it should be noted that for optimum stretching, the "elongation at break" is 1% of the minimum.
CLAIMS 1. Method for elasticizing a thermoplastic yarn, characterized in that the temperature of the yarn is raised to reduce the tension which is necessary to stretch the yarn beyond its elastic limit, the yarn is stretched beyond its limit. elasticity while at elevated temperature, and then passed through a path of acute angle.